Многоэлектронные возбуждения в спектрах фотоэмиссии халькогенидных полупроводников

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально изучены два типа многоэлектронных эффектов рентгеновской фотоэмиссии в халькогенидных полупроводниках Cu2SnS3, Cu(In,Ga)Se2, CuGaTe2. Первый — это межатомные оже-переходы с выбросом электронов с внутренних уровней атомов, окружающих медь (Sn, In, Ga), которые возникают в результате процесса распада фотодырки, образующейся на атомах меди при поглощении синхротронного излучения. И второй — характерные потери кинетической энергии в процессе прямой фотоэмиссии с внутренних уровней атомов олова за счет динамического кулоновского поля фотодырки, включение которого приводит к встряхиванию Sn4d-электронов в незанятые состояния. Причиной обоих эффектов является крайне неравновесный характер процесса фотоионизации атома, порождающий практически мгновенное включение кулоновского поля фотодырки на одном из внутренних уровней атома. Окружающие электроны подвергаются своего рода ударному воздействию и могут увеличить свою энергию на десятки электрон-вольт. Эксперименты показывают, что наиболее эффективно “встряхиваются” электроны 4d-уровней. Во-первых, их много (десять штук на атом), и, во-вторых, за счет большого центробежного барьера эти электроны находятся на периферии атома, как и незанятые свободные состояния, в которые переходят при включении поля фотодырки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. И. Гребенников

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vgrebennikov@list.ru
Россия, Екатеринбург, 620137

Т. В. Кузнецова

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: vgrebennikov@list.ru
Россия, Екатеринбург, 620137; Екатеринбург, 620002

Р. Г. Чумаков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: vgrebennikov@list.ru
Россия, Москва, 123182

Список литературы

  1. Grebennikov V.I., Kuznetsova T.V. // Phys. Stat. Sol. A. 2019. V. 216. P. 1800723. https://doi.org/10.1002/pssa.201800723
  2. Citrin P.H. // J. Electron Spectr. Rel. Phenom. 1974. V. 5. P. 273.
  3. Rao C.N.R., Sarma D. // Phys. Rev. B. 1982. V. 25 № 4. P. 2927. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.25.2927
  4. Matthew J.A.D., Komninos Y. // Surf. Sci. 1975. V. 53. P. 716. https://doi.org/10.1016/0039-6028(75)90166-1
  5. Nishigaki S. // Surf. Sci. V. 1983. № 125. P. 762. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(83)80058-2
  6. Yin L.I., Tsang T., Coyle G.J., Yin W., Adler I. // Phys. Rev. B. 1982. V. 26. P. 1093. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.26.1093
  7. Danger J., Magnan H., Chandesris D., Le Fèvre P., Bourgeois S., Jupille J., Verdini A., Gotter R., Morgante A. // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 045110. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.045110
  8. Wertheim G.K., Rowe J.E., Buchanan D.N.E., Citrin P.H. // Phys. Rev. B. 1995. V. 51. P. 13669. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.51.13669
  9. Mahan G.D. // Solid State Phys. 1974. V. 29. P. 75.
  10. Grebennikov V.I., Babanov Yu.A., Sokolov O.B. // Phys. Stat. Sol. B. 1977. V. 79. P. 423.
  11. Grebennikov V.I., Babanov Yu.A., Sokolov O.B. // Phys. Stat. Sol. B. 1977. V. 80. P. 73.
  12. Grebennikov V.I., Sokolov O.B., Turov E.A. // Phys. Stat. Sol. B. 1978. V. 85. P. 127.
  13. Almbladh C.-O., Hedin L. Beyond the One-Electron Model // Handbook on Synchrotron Radiation. V. 1. Ch. 8. / Ed. Koch E.E. Hamburger Synchrotronstrahlungslabor, DESY, Germany, 1983.
  14. Pines D. Elementary Excitations in Solids. CRC Press, 2018.
  15. Кузнецова Т.В., Гребенников В.И., Якушев М.В. // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119. № 6. С. 550. https://doi.org/10.7868/S0015323018060025
  16. Radzivonchik D.I., Lukoyanov A.V., Grebennikov V.I., Yakushev M.V., Kuznetsova T.V.// J. Alloys Compd. 2019. V. 802. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.06.062
  17. Mansfield M.W.D., Connerade J.P. // Proc. Roy. Soc. London A. 1976. V. 352. P. 125.
  18. Wolff H.-W., Bruhn R., Radler K., Sonntag B. // Phys.Lett. А. 1976. V. 59. P. 67.
  19. Radtke E.-R. // J. Phys. B. 1979. V. 12. P. L71.
  20. Connerade J.P., Pantelouris M. // J. Phys. B. 1984. V. 17. P. L173.
  21. Giant Resonances in Atoms, Molecules and Solids / Ed. Connerade J.P. et al. New York: Plenum, 1987.
  22. Dzionk Ch., Fiedler W., Lucke M.V., Zimmermann P. // Phys. Rev. Lett. 1989. V. 62. P. 878.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема электронных переходов с участием двух соседних атомов: а – автоионизационный переход CuLMV с образованием двух дырок на Cu3p- и Sn4d-уровнях и фотоэлектрона с кинетической энергией ε; б — межатомный переход CuL–SnN–V с финишными дырками на атоме олова и в валентной полосе VB; в – межатомные оже-переходы, начинающиеся на более глубоком Cu2p1-уровне спин-орбитального дублета меди.

Скачать (15KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Обзорный РФЭ-спектр монокристалла Cu2SnS3, энергия фотонов 800 эВ.

Скачать (13KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РФЭ-спектр соединения, полученный при энергии фотонов 956 эВ выше порога возбуждения уровней CuL2,3 (1) и при 930 эВ ниже порога (2).

Скачать (12KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оже-электронный спектр соединения Cu2SnS3 (1), полученный при энергии фотонов 950 эВ (выше L3-, но ниже L2-края спин-орбитального дублета). Фон неупругого рассеяния электронов показан тонкой гладкой линией. Для сравнения приведен соответствующий спектр чистой металлической меди (2).

Скачать (14KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Оже-спектр Cu2SnS3, полученный при энергии фотонов 956 эВ выше края возбуждения CuL2,3-уровней (1), и соответствующий спектр чистой металлической меди (2). Максимум, расположенный на 22 эВ ниже пика основной оже-линии CuL3VV, появляется в результате межатомного перехода CuL3–SnN4,5–V. Соответственно, два максимума на 23 эВ ниже дублета CuL3M2,3V показывают межатомный переход CuL3–CuM2,3–SnN4,5.

Скачать (15KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Оже-распад CuL3-фотодырки в CuGaTe2. Видны межатомные переходы CuL3–CuM2,3–GaM4,5 и CuL3–GaM4,5–V с энергией на 18 эВ ниже энергии соответствующих внутриатомных переходов.

Скачать (12KB)
Метаданные
8. Рис. 7. РФЭ-спектры уровней Sn3d и 4d и потери на возбуждение Sn4d-электрона при фотоэмиссии из Cu2SnS3.

Скачать (2KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025